水轮机微机调速器关键技术环节研究

论文摘要

本文根据我国水轮机微机调速器的发展成果和发展趋势,对与微机调速器的结构、微机调节器的自动调节原理、测频装置、电/机转换装置及机械液压系统等关键技术环节进行了研究。得到了以下主要成果和结论:水轮机微机调速器的总体结构由微机调节器+电/机转换装置+机械液压系统三部分组成;微机调节器自动调节规律属于PID调节规律,主要由三种调节模式——频率调节模式、开度调节模式和功率调节模式,其功能及其相互间的转换都是由微机调节器完成的;对于50Hz上下的低频信号直接测频无法保证精度,微机调节器频率测量普遍采用测周法来实现。测频的硬件核心有单片机、PLC高速计数模块、PLC内部高速计数器等,目前以PLC测频应用更为成熟和广泛;电/机转换装置是是连接微机调节器和机械液压系统的重要环节,实现电气或数字信号向机械液压信号的转换功能,直接影响调速器的性能和可靠性,是微机调速器的核心装置。电/机转换装置核心元件有比例伺服阀、交流伺服电机、步进电机数字阀等。交流伺服电机或步进电机构成的电/机转换装置,应用广泛、更具有它的特点和优势;微机调速器的机械液压系统类似于机械液压型调速器和电气液压型调速器的机械液压系统,主要的区别在于电/机转换装置、开限机构及反馈信号的获取环节。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 水轮机调节的任务
• 1.2 水轮机控制系统
• 1.2.1 水轮机控制系统的结构
• 1.2.2 水轮机控制系统的特点
• 1.2.3 水轮机控制系统的国家标准
• 1.3 水轮机调速器及发展历史
• 1.3.1 机械液压调速器
• 1.3.2 电气液压调速器
• 1.3.3 微机调速器
• 1.4 本文的研究目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 微机调速器的结构
• 2.1 微机调速器的总体结构
• 2.2 微机调节器
• 2.2.1 微机调节器的构成及输入输出信号
• 2.2.2 微机调节器的外围设备
• 2.2.3 微机调节器中控制器的选择
• 2.3 电/机转换装置
• 2.4 机械液压系统
• 2.5 典型微机调速器结构
• 2.5.1 电液转换器/电液随动系统型
• 2.5.2 电液转换器/电液执行机构型
• 2.5.3 交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型
• 2.5.4 交流伺服电机中间接力器/机械液压随动系统型
• 2.5.5 步进电机电液转换器/机械液压随动系统型
• 2.5.6 三态/多态数字阀系统型
• 第三章 微机调节器的自动调节分析
• 3.1 微机调节器的主要输入参量
• 3.1.1 频率和频率给定
• 3.1.2 运行参数输入量
• 3.2 微机调节器的主要输出参量
• 3.2.1 导叶接力器控制信号
• 3.2.2 轮叶接力器控制信号
• 3.3 永态差值环节和人工开度/功率死区环节
• p/e_p'>3.3.1 永态差值系数b_p/e_p
• y/p'>3.3.2 人工开度/功率死区E_y/p
• 3.4 积分环节输入量ΔI
• 3.5 闭环调节的三种调节模式
• 3.5.1 频率调节模式（FM）
• 3.5.2 开度调节模式（YM）
• 3.5.3 功率调节模式（PM）
• 3.5.4 三种调节模式之间的转换关系
• 第四章 微机调节器的测频装置
• 4.1 测周法测量频率的基本原理
• 4.1.1 测周法与测频法
• 4.1.2 测周法的基本原理
• 4.1.3 微机调速器频率测量环节的要求
• 4.2 实用典型测频装置
• 4.2.1 单片机测频装置
• 4.2.2 基于PLC高速计数模块的测频装置
• 4.2.3 基于静态频差和动态频差的测频装置
• 第五章 微机调速器的电/机转换装置
• 5.1 比例伺服阀
• 5.1.1 比例伺服阀的工作原理
• 5.1.2 BOSCH公司比例伺服阀技术特性
• 5.2 交流伺服电机自复中装置
• 5.2.1 工作原理
• 5.2.2 技术特性及参数
• 5.3 交流伺服电机/控制阀装置
• 5.3.1 工作原理
• 5.3.2 技术特性及参数
• 5.4 步进电机液压伺服装置
• 5.4.1 工作原理
• 5.4.2 主要技术特性
• 5.5 步进电机─凸轮电/机转换装置
• 5.5.1 工作原理
• 5.5.2 步进电机及驱动器的技术参数
• 5.6 数字阀
• 5.6.1 座阀式电磁换向阀
• 5.6.2 湿式电磁换向阀
• 第六章 微机调速器的机械液压系统
• 6.1 大型微机调速器的机械液压系统典型原理框图
• 6.2 中小型微机调速器的机械液压系统典型原理框图
• 6.3 几个典型中小型微机调速器的机械液压系统图
• 6.3.1 带有机械液压式开限机构的微机调速器机械液压系统
• 6.3.2 带有机械位移式开限机构的微机调速器机械液压系统
• 6.3.3 宝鸡峡林家村水电站微机调速器的机械液压系统
• 第七章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介